Copied!今回の記事はねじの締結原理と締め付け軸力に関する記事です。知っておきたいねじ締結知識が書いてあります。私も機械設計者として部品同士を締結する際はねじを使用しています。ねじの選定に当たってはこれまでの経験で使用してしまうことが多かったですが「締め付け軸力」を学んで以降はこちらを参考にしてねじの選定をするようになりました。「えいやー」で選定しがちなねじですが根拠を持って選定できるようにしていきましょう。目次ねじの締結原理ねじが部品を締結(止める)できる原理はおねじがめねじを引っ張ることによって発生する摩擦力です。発生する摩擦力は3つあります。部品同士の密着による摩擦力ボルト頭(ワッシャー)と部品の摩擦力3つの摩擦力が働くことにより部品と部品が締結できるのです。この摩擦力達は相互に作用しています。順番で言うとめねじがおねじに引っ張られることによりねじ同士で摩擦力が発生します。その次にめねじが切ってある部品がボルト頭側に引っ張られていき、最後には部品と頭が密着し摩擦力が発生します。同時に部品同士も密着しここでも摩擦力が生まれます。逆に言えばこの3つの摩擦力のどれか1つでも弱まれば途端にねじがゆるみ、締結が解かれてしまうのです。ボルトの座面がボコボコになったので密着力が小さくなりねじがゆるんだ機械の振動で軸力が低下しおねじとめねじの密着力が小さくなり部品がねじから外れたおねじとめねじの間に油が差されてゆるみやすくなった上記のようなことが原因でねじがゆるまないようにするため、適切なねじ軸力を発生させる必要があります。軸力とはねじが引っ張られることによって発生する締め付け力です。軸力が大きくなればなるほど、部品同士を強く締め付けることができ、強固に固定することができます。逆に強く締め付け過ぎて部品が傷ついてしまったり、壊れてしまう場合もあるのでねじの軸力を適切に設計することは機械設計者にとって大切なことです。ねじの締め付け軸力は以下の式で計算できます。ここで式の意味を説明します。締め付けトルクTはねじを回すときのトルク値です。このトルク値は標準的なものは決まっており通常の機械であれば標準締め付けトルクT系列を使用するのがいいでしょう。2ねじ締め付けねじの呼び径は使用しているねじの呼び径を使います。M5であれば5をM10であれば10を使います。この時の注意点としては単位がメートルな点です。M5であれば0.005を使用します。最後にトルク係数kはねじ面の状態や材質によって変化する数値です。現在は0.15~0.25で計算するのが一般的と言われています。使用頻度が高いねじの締め付け軸力一覧ねじの締め付け軸力はこちらの式で計算することができました。上記の計算をしてまとめた結果がこちらになります。締め付けトルクは標準締め付けトルクの値を使用しています。トルク係数は一般的によく使用される0.2を使用しました。ねじでは小さい部類のM3でも100kg程度の締め付け軸力があるのが分かります。小型の機械でよく使用されるM6は1本で500kg近くの締め付け軸力があるのです。ねじに関する参考サイトと本ハードロック工業さんのねじ締結技術ナビハードロック工業さんのねじ締結技術ナビハードロック工業さんはゆるみどめナット「ハードロックナット」で有名な会社さんです。そんなハードロック工業さんが運営しているねじ技術情報サイトです。サイトではこのようなねじに関する解説があります。さんの技術資料ダウンロードページ東日製作所さんはトルクドライバ、トルクレンチを主製品にしているメーカーさんです。東日製作所さんのホームページにはねじの基本的な技術についての資料が揃っています。私もねじについて分からないことがあればよく利用させて頂いています。機械設計者が機械を設計する上で必要になるねじの知識を全て網羅してある書籍です。締付け方法別のメリットとデメリットこういったことが分かりやすい言葉と図を使い説明されています。専門書でありながら、誰でも分かりやすく、ねじ締結について学べる本です。実際の設計シリーズ実際の設計と続・実際の設計は学術的な話ではなく機械設計者が直面するであろう課題にフォーカスしその課題を解決するために必要であろう知識を授けてくれる本です。ねじについては機械要素の欄で約10ページにわたり解説されています。ねじの締付け原理からねじ周辺の設計方法、締付け工具の種類まで図を使い説明しています。ねじだけではなく、機械設計全般について学びたい方はこちらの本を買うことをオススメします。